WO2013064318A2 - Spannungswandler mit einer ersten parallelschaltung - Google Patents

Spannungswandler mit einer ersten parallelschaltung Download PDF

Info

Publication number
WO2013064318A2
WO2013064318A2 PCT/EP2012/069393 EP2012069393W WO2013064318A2 WO 2013064318 A2 WO2013064318 A2 WO 2013064318A2 EP 2012069393 W EP2012069393 W EP 2012069393W WO 2013064318 A2 WO2013064318 A2 WO 2013064318A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
input
capacitor
output
voltage converter
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/069393
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2013064318A3 (de
Inventor
Gisbert Krauter
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP12772274.2A priority Critical patent/EP2774255B1/de
Priority to US14/355,771 priority patent/US20150022179A1/en
Priority to JP2014539270A priority patent/JP5951029B2/ja
Priority to AU2012331406A priority patent/AU2012331406B2/en
Priority to CN201280053881.2A priority patent/CN104025438B/zh
Priority to BR112014010561A priority patent/BR112014010561A2/pt
Publication of WO2013064318A2 publication Critical patent/WO2013064318A2/de
Publication of WO2013064318A3 publication Critical patent/WO2013064318A3/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/08—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode

Definitions

  • a second capacitor is connected in series with the first parallel circuit, wherein the capacitor voltage of the second capacitor is less than or equal to the smallest input voltage of the actuator.
  • the input voltages are similar but not equal. Nevertheless, usually controllers are used which can be operated independently and are therefore designed for the entire input voltage range. Since each source needs its own controller to control the voltage and current range of the source
  • a second capacitor is the first
  • the voltage converter according to the invention has through the parallel circuit the
  • Input voltage must be converted, which is different between the sources.
  • the part of tension that is the same in all sources need not be changed.
  • the voltage converter has a regulator such that on average the energy in both capacitors remains constant.
  • Input circuit of the voltage converter is improved.
  • the capacitor voltage of the first capacitor is at least as large as the largest input voltage minus the capacitor voltage of the second capacitor.
  • UZKI UCI + UC2, must have been designed.
  • the voltage converter can be connected to an output stage via a further actuator with the series connection of the second capacitor and the first parallel circuit.
  • a further actuator is connected to the series connection of second capacitor and first parallel circuit such that in a first configuration, the actuator voltage corresponds to the voltage across the second capacitor and in a second configuration of the voltage across the Series connection corresponds.
  • the voltage converter according to the invention has the advantage that the design complexity of the actuator and thus the total cost of the device / system can be reduced by this configuration of the actuator.
  • the input currents are coupled in each case via an inductor, and a diode and / or a parallel-connected switch in the voltage converter.
  • the actuators are designed as up-divider and / or down-divider.
  • a higher output voltage is advantageously generated and / or the output voltage is lower at the input than the constant voltage source and thereby the switch is periodically opened and closed.
  • the actuators could also be designed to deliver power in both directions can walk or only in the reverse direction. The advantage here would be that the input dividers to output controllers and the output dividers too
  • At least one actuator is designed as a two-quadrant controller such that the current is reversible and at least one input divider works as an output divider.
  • the output voltage is dependent on the input variables.
  • the output voltage is varied such that in a series circuit with a load which requires a variable input voltage, the
  • a method for voltage conversion comprises the step of laying out the components of the first parallel circuit to the first capacitor voltage.
  • the inventive method for voltage conversion by the two embodiments described above allows very advantageous, on the one hand at low output voltages of the actuator, the energy in the second Capacitor while the input plates charge the first capacitor. Subsequently, the energy in the first capacitor can then be used in the next period, with a larger output voltage.
  • Another advantage is that this configuration of the actuator of the design effort for the actuator and thus the total cost of
  • Device / the system can be reduced while the efficiency is increased.
  • This invention is particularly suitable for use in
  • Photovoltaic inverters preferably in single- and three-phase
  • Multi-string photovoltaic inverters where product costs are important.
  • Figure 1 is a block diagram with two input currents and two
  • Figure 2 is a schematic diagram with an output voltage and a
  • Figure 3 is a block diagram with a downstream controller, which is fed from two different output voltages.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a voltage converter 1.
  • FIG. 1 is an embodiment of the input circuit of a voltage converter 1 according to the invention.
  • the voltage converter 1 has a first
  • Eingansstrom ⁇ i with a first inductance 10 and the first inductance 10 is through a connecting line 18 with two diodes 14 and two switches 12th connected. Depending on the operating mode, a switch and / or a diode can be dispensed with.
  • the voltage converter 1 has a second input current I 2 with a second inductance 10 and the second inductance 10 is likewise connected through a connecting line 18 to two diodes 14 and two switches 12.
  • the voltage converter 1 also comprises the input voltages Ui and U 2 .
  • the input voltage is the electrical voltage provided at the input of the electrical circuit from an external source.
  • the capacitor C1 is connected through a
  • the voltage converter 1 consists of at least two input currents ⁇ i and l 2 , which are connected in series to form an array of several parallel to a capacitor C1 and a capacitor C2 connected.
  • Capacitor voltage U C 2 can be at most as large as the smallest input voltage Ui to U n .
  • the actuators are connected in parallel, as all poles of the same name are connected to each other. In a parallel connection, all elements have the same potential difference. In addition, individual elements can be added or removed in a parallel connection without the other elements failing.
  • the series connection or series connection is characterized in that the connection has no branch.
  • a regulator ensures that on average the sum of the input currents is equal to the sum of the output currents and at the same time the average
  • FIG. 2 differs from FIG. 1 in that, in FIG. 2, an arbitrary output stage can be connected to the two-level intermediate circuit via an output current I A.
  • the two-level intermediate circuit serves as an energy store.
  • Figure 2 has an output voltage U on.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention
  • Embodiment only two selective circuits are used. The
  • variable output voltage it is so possible at small
  • the invention is not limited in its embodiment to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, this also extends to variants and embodiments in which the invention can be realized.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Es wird ein Spannungswandler (1) beschrieben, umfassend eine erste Parallelschaltung eines ersten Kondensators (C1) mit einer Zahl von N >= 1 parallel geschalteten Stellern mit N-Eingangsspannungen (U1...Un) und N-Eingangsströmen (I1... In). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kondensator (C2) mit der ersten Parallelschaltung in Reihe geschaltet ist, wobei die Kondensatorenspannung (UC2) kleiner oder gleich der kleinsten Eingangsspannung (U1...Un) der Steller ist.

Description

Beschreibung
Titel
Spannungswandler mit einer ersten Parallelschaltung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungswandler umfassend eine erste Parallelschaltung eines ersten Kondensators mit einer Zahl von N >= 1 parallel geschalteten Stellern mit N-Eingangsspannungen und N-Eingangsströmen. Ein zweiter Kondensator ist mit der ersten Parallelschaltung in Reihe geschaltet, wobei die Kondensatorenspannung des zweiten Kondensators kleiner oder gleich der kleinsten Eingangsspannung der Steller ist.
Stand der Technik
In vielen Anwendungen müssen Spannungen gewandelt werden, wenn die
Spannungsquelle und die Spannungssenke unterschiedliche Spannungen
aufweisen.
Dazu werden vielfach Spannungswandler eingesetzt, um unterschiedliche
Spannungsquellen auf ein gemeinsames Potenzial anzugleichen.
Bei vielen Anwendungen, beispielsweise bei der Stromerzeugung aus Photovoltaik, sind die Eingangsspannungen ähnlich hoch, aber nicht gleich. Dennoch werden üblicherweise Steller eingesetzt, die unabhängig betrieben werden können und daher für den gesamten Eingangsspannungsbereich auszulegen sind. Da jede Quelle ihren eigenen Steller benötigt, um den Spannungs- und Strombereich der Quelle
anzupassen, sind der konstruktive Aufwand für die Steller und damit die Gesamtkosten sowie die Verlustleistung des Gerätes entsprechend hoch. Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Spannungswandler zur Verfügung gestellt, der eine erste Parallelschaltung eines ersten Kondensators mit einer Zahl von N >= 1 parallel geschalteten Stellern mit N-Eingangsspannungen und
N-Eingangsströmen umfasst. Ein zweiter Kondensator ist mit der ersten
Parallelschaltung in Reihe geschaltet, wobei die Kondensatorenspannung kleiner oder gleich der kleinsten Eingangsspannung der Steller ist. Der erfindungsgemäße Spannungswandler hat durch die Parallelschaltung den
Vorteil, dass alle Elemente den gleichen Potenzialunterschied haben. Zudem können bei einer Parallelschaltung vorteilhaft einzelne Elemente hinzugefügt oder entfernt werden, ohne dass die anderen Elemente ausfallen. Die
Reihenschaltung ermöglicht zudem vorteilhaft, dass nur der Teil der
Eingangsspannung gewandelt werden muss, welcher zwischen den Quellen unterschiedlich ist. Der Teil der Spannung, der bei allen Quellen gleich ist, braucht nicht gewandelt zu werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Spannungswandler einen Regler derart aufweist, dass im Mittel die Summe der
Eingangsströme der Steller gleich der Summe der Ausgangsströme des
Spannungswandlers und gleichzeitig die mittlere Eingangsleistung der
Spannungswandler gleich der mittleren Ausgangsleistung des
Spannungswandlers ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Spannungswandler einen Regler derart aufweist, dass im Mittel die Energie in beiden Kondensatoren konstant bleibt. Durch diese beiden Ausgestaltungen ist vorteilhaft, dass dadurch die
Eingangsbeschaltung des Spannungswandlers verbessert wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kondensatorenspannung des ersten Kondensators mindestens so groß ist wie die größte Eingangsspannung abzüglich der Kondensatorspannung des zweiten Kondensators. Durch diese Ausgestaltung ermöglicht der erfindungsgemäße Spannungswandler sehr vorteilhaft, dass sämtliche Steller nur mit Bauteilen , welche es für die Spannung UCi und nicht mehr für die gesamte Zwischenkreisspannung
UZKI =UCI +UC2 gibt, ausgelegt sein müssen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Spannungswandler mit einer Ausgangsstufe über einen weiteren Steller mit der Reihenschaltung aus zweitem Kondensator und erster Parallelschaltung verbindbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein weiterer Steller derart mit der Reihenschaltung aus zweitem Kondensator und erster Parallelschaltung verbunden ist, dass in einer ersten Konfiguration die Stellerspannung der Spannung über dem zweiten Kondensator entspricht und in einer zweiten Konfiguration der Spannung über der Reihenschaltung entspricht.
Der erfindungsgemäße Spannungswandler hat den Vorteil, dass durch diese Konfiguration der Steller der konstruktive Aufwand für die Steller und damit die Gesamtkosten des Gerätes/der Anlage reduziert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Eingangsströme jeweils über eine Induktivität, sowie eine Diode und/oder einen parallel geschalteten Schalter in den Spannungswandler eingekoppelt werden.
Hierdurch ist vorteilhaft, dass durch die Parallelschaltung an allen Elementen nur der Potentialunterschied und nicht das Gesamtpotential anliegt. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steller als Aufwärtssteiler und/oder Abwärtssteiler ausgebildet sind.
Dadurch wird vorteilhaft eine höhere Ausgangsspannung erzeugt und/oder die Ausgangsspannung ist am Eingang geringer als die konstante Spannungsquelle und dadurch wird der Schalter periodisch geöffnet und geschlossen. Die Steller könnten auch so ausgeführt werden, dass sie Leistung in beide Richtungen wandeln können oder nur in Rückwärtsrichtung. Der Vorteil dabei wäre, dass die Eingangssteiler zu Ausgangsstellern und die Ausgangssteiler zu
Eingangsstellern umfunktioniert wären.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Steller als Zweiquadrantensteller derart ausgeführt ist, dass der Strom umkehrbar ist und mindestens ein Eingangssteiler als Ausgangssteiler arbeitet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgangsspannung von den Eingangsgrößen abhängig ist.
Dadurch wird vorteilhaft ein zeitlich gleichmäßig fließender Strom erzeugt oder es ist eine Variation des Ausgangsstromes möglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgangsspannung derart variiert wird, dass bei einer Reihenschaltung mit einer Last, welche eine variable Eingangsspannung benötigt, die
Ausgangsspannung der variablen Eingangsspannung entspricht.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zeigt der
Spannungswandler ein Verfahren zur Spannungswandlung, das die Schritte des Bereitstellens einer ersten Parallelschaltung eines ersten Kondensators mit einer Zahl von N >= 1 parallel geschalteten Stellern mit N-Eingangsspannungen und N-Eingangsströmen und In-Reihe-Schalten eines zweiten Kondensators mit der ersten Parallelschaltung umfasst, wobei die zweite Kondensatorenspannung kleiner oder gleich der kleinsten Eingangsspannung der Steller ist und Wandeln des differentiellen Spannungsunterschiedes der N-Eingangsspannungen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zur Spannungsumwandlung vorgesehen, das den Schritt des Auslegens der Bauteile der ersten Parallelschaltung auf die erste Kondensatorspannung umfasst.
Weiter ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Spannungsumwandlung durch die beiden oben beschriebenen Ausgestaltungen sehr vorteilhaft, zum einen bei kleinen Ausgangsspannungen des Stellers die Energie im zweiten Kondensator zu nutzen, während die Eingangssteller den ersten Kondensator aufladen. Anschließend kann dann im nächsten Zeitabschnitt, bei größerer Ausgangsspannung, zusätzlich die Energie im ersten Kondensator genutzt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch diese Konfiguration der Steller der konstruktive Aufwand für die Steller und damit die Gesamtkosten des
Gerätes/der Anlage reduziert werden und gleichzeitig die Effizienz erhöht wird.
Diese Erfindung bietet sich vor allem für den Einsatz in
Photovoltaik-Wechselrichtern, vorzugsweise in ein- und dreiphasigen
Multistring-Photovoltaik-Wechselrichtern an, bei denen es auf Produktkosten ankommt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Prinzipschaltbild mit zwei Eingangsströmen und zwei
Ausgangsströmen sowie zwei Ausgangsspannungen,
Figur 2 ein Prinzipschaltbild mit einer Ausgangsspannung und einem
Ausgangsstrom, und
Figur 3 ein Prinzipschaltbild mit einem nachgeschalteten Steller, welcher aus zwei verschiedenen Ausgangsspannungen gespeist wird.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Spannungswandlers 1 . Die Figur 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingangsbeschaltung eines Spannungswandlers 1 . Der Spannungswandler 1 weist einen ersten
Eingansstrom \ i mit einer ersten Induktivität 10 auf und die erste Induktivität 10 ist durch eine Verbindungsleitung 18 mit zwei Dioden 14 und zwei Schaltern 12 verbunden. Je nach Betriebsart kann auch ein Schalter und/oder eine Diode entfallen. Zudem weist der Spannungswandler 1 einen zweiten Eingangsstrom l2 mit einer zweiten Induktivität 10 auf und die zweite Induktivität 10 ist ebenfalls durch eine Verbindungsleitung 18 mit zwei Dioden 14 und zwei Schaltern 12 verbunden. Der Spannungswandler 1 umfasst neben den Eingangsströmen \ i und l2 zudem die Eingangsspannungen Ui und U2. Die Eingangsspannung ist die elektrische Spannung, die am Eingang der elektrischen Schaltung von einer externen Quelle bereitgestellt wird. Der Kondensator C1 ist durch eine
Verbindungsstelle 16 mit dem Kondensator C2 verbunden. Die Kondensatoren C1 und C2 speichern dabei die elektrische Ladung und die damit
zusammenhängende Energie. Diese Kondensatoren wirken
Spannungsänderungen aufgrund ihrer Ladungsspeicherfähigkeit entgegen. Der Spannungswandler 1 besteht aus zumindest zwei Eingangsströmen \ i und l2, die zu einer Anordnung mehrerer an einen Kondensator C1 parallel geschalteten Steller und einen Kondensator C2 in Reihe geschaltet werden. Die
Kondensatorspannung UC2 kann dabei maximal so groß sein wie die kleinste Eingangsspannung Ui bis Un. Darüber hinaus muss die Kondensatorspannung Ud mindestens so groß sein wie die größte Eingangsspannung Ui bis Un abzüglich der Spannung UC2- Daraus lässt sich ableiten, dass sämtliche Steller nur mit Bauteilen , welche es für die Spannung UCi = UZKI - UZK2 und nicht mehr für die gesamte Zwischenkreisspannung UZKI = UCi+ UC2 gibt, ausgelegt sein müssen. Die Steller sind parallel geschaltet, da alle gleichnamigen Pole jeweils miteinander verbunden sind. Bei einer Parallelschaltung haben alle Elemente den gleichen Potenzialunterschied. Zudem können bei einer Parallelschaltung einzelne Elemente hinzugefügt oder entfernt werden, ohne dass die anderen Elemente ausfallen. Die Reihenschaltung oder Hintereinanderschaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbindung keine Abzweigung aufweist. Die
Reihenschaltung ermöglicht zudem, bei richtiger Polung höhere
Gesamtspannungen zu erzeugen.
Weiterhin sorgt ein Regler dafür, dass im Mittel die Summe der Eingangsströme gleich der Summe der Ausgangsströme und gleichzeitig die mittlere
Eingangsleistung gleich der mittleren Ausgangsleistung ist, also li+l2 +...+ln =
IZK1 + IZK2 SOWie Ul*l1 + U2*l2+ - - - + Un*ln = UzK1*lzK1 + UzK2*lzK2- Eine erweiterte Schaltung eines Spannungswandlers 1 ist in Figur 2 dargestellt. Alle unverändert beibehaltenen Schaltungsteile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen. Die Figur 2 unterscheidet sich von der Figur 1 dahin gehend, dass bei der Figur 2 über einen Ausgangsstrom lA eine beliebige Ausgangsstufe an dem Zweilevel-Zwischenkreis angeschlossen werden kann. Der Zweilevel-Zwischenkreis dient dabei als Energiespeicher. Zudem weist die Figur 2 eine Ausgangsspannung U auf. Die Ausgangsspannung UA kann zwischen der Spannung UZK2 und UZKi variiert werden, allerdings gilt im Mittel: Ui* +U2*l2+- --+Un*ln = UA * -
In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Eingangsbeschaltung eines Spannungswandlers 1 gezeigt. Bei dieser
Ausführungsform sind nur zwei selektive Schaltungen verwendet. Die
Reihenschaltung einer größeren Anzahl derartiger selektiver Schaltungen ist jedoch ohne weiteres möglich. Auch hier werden unverändert beibehaltene
Schaltungsteile mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen. In der Figur 3 wird die Ausgangsstufe so erweitert, dass diese aus den zwei verschiedenen Eingangsspannungen UZKi und UZK2 wählen kann. Bei einer zeitlich
veränderlichen Ausgangsspannung ist es so möglich, bei kleinen
Ausgangsspannungen des Stellers 20 die Energie in C2 zu nutzen, während die Eingangsströme den Kondensator C1 aufladen. Anschließend kann im nächsten Zeitabschnitt, bei größerer Ausgangsspannung, zusätzlich die Energie in C1 genutzt werden. Diese Konfiguration des Stellers 20 in Figur 3 bewirkt, dass der Steller 20 nur den differentiellen Spannungsunterschied wandelt, nicht aber den gemeinsamen Teil. Damit lassen sich der konstruktive Aufwand für die Steller und damit die Gesamtkosten des Gerätes/der Anlage reduzieren.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführungsform nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr erstreckt sich diese auch auf Varianten und Ausgestaltungen, in denen die Erfindung realisierbar ist.

Claims

Ansprüche
1 . Spannungswandler (1 ) umfassend:
eine erste Parallelschaltung eines ersten Kondensators (C1 ) mit einer Zahl von N >= 1 parallel geschalteten Stellern mit N-Eingangsspannungen (Ui ...Un) und N-Eingangsströmen ( ... In),
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zweiter Kondensator (C2) mit der ersten Parallelschaltung in Reihe geschaltet ist, wobei die Kondensatorenspannung (UC2) kleiner oder gleich der kleinsten Eingangsspannung (Ui ...Un) der Steller ist.
2. Spannungswandler (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Spannungswandler (1 ) einen Regler derart aufweist, dass im Mittel die Summe der Eingangsströme ( ... In) der Steller gleich der Summe der Ausgangsströme des
Spannungswandlers (1 ) und gleichzeitig die mittlere Eingangsleistung des Spannungswandlers (1 ) gleich der mittleren Ausgangsleistung des
Spannungswandlers (1 ) ist.
3. Spannungswandler (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Spannungswandler (1 ) einen Regler derart aufweist, dass im Mittel die Energie in beiden
Kondensatoren konstant bleibt.
4. Spannungswandler (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Kondensatorenspannung (UCi) mindestens so groß ist wie die größte Eingangsspannung (Ui ... Un) abzüglich der Kondensatorspannung (UC2)-
5. Spannungswandler (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei eine Ausgangsstufe über einen weiteren Steller mit der Reihenschaltung aus zweitem Kondensator (C2) und erster
Parallelschaltung verbindbar ist.
6. Spannungswandler (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei ein weiterer Steller derart mit der Reihenschaltung aus zweitem Kondensator (C2) und erster Parallelschaltung verbunden ist, dass in einer ersten Konfiguration die Stellerspannung der Spannung über dem zweiten Kondensator (C2) entspricht und in einer zweiten Konfiguration der
Spannung über der Reihenschaltung entspricht.
7. Spannungswandler (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eingangsströme (l'i . . . In) jeweils über eine Induktivität (10), sowie eine Diode (14) und/oder einen parallel geschalteten Schalter (12) in den
Spannungswandler (1 ) eingekoppelt werden.
8. Spannungswandler (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Steller als Aufwärtssteiler und/oder Abwärtssteiler ausgebildet sind.
9. Spannungswandler (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei mindestens ein Steller als Zweiquadratensteller derart ausgeführt sind, dass der Strom umkehrbar ist und mindestens ein
Eingangssteiler als Ausgangssteiler arbeitet.
10. Spannungswandler (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Ausgangsspannung (UA) von den Eingangsgrößen abhängig ist.
1 1 . Spannungswandler (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Ausgangsspannung (UA) derart variiert wird, dass bei einer Reihenschaltung mit einer Last, welche eine variable
Eingangsspannung benötigt, die Ausgangsspannung der variablen
Eingangsspannung entspricht.
12. Verfahren zur Spannungswandlung, umfassend die Schritte:
Bereitstellen einer erste Parallelschaltung eines ersten Kondensators (C1 ) mit einer Zahl von N >= 1 parallel geschalteten Stellern mit
N-Eingangsspannungen (Ui, Un) und N-Eingangsströmen ( , ... In), In-Reihe-Schalten eines zweiten Kondensators (C2) mit der ersten Parallelschaltung, wobei die zweite Kondensatorenspannung (UC2) kleiner oder gleich der kleinsten Eingangsspannung (Ui, Un) der Steller ist, Wandeln des differentiellen Spannungsunterschiedes der
N-Eingangsspannungen (Ui, Un).
13. Verfahren zur Spannungswandlung nach Anspruch 12, ferner umfassend den Schritt des Auslegens der Bauteile der ersten Parallelschaltung auf die erste Kondensatorspannung (UCi= UZKI - UZK2)-
PCT/EP2012/069393 2011-11-02 2012-10-02 Spannungswandler mit einer ersten parallelschaltung WO2013064318A2 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12772274.2A EP2774255B1 (de) 2011-11-02 2012-10-02 Spannungswandler mit einer ersten parallelschaltung
US14/355,771 US20150022179A1 (en) 2011-11-02 2012-10-02 Voltage transformer having a first parallel connection
JP2014539270A JP5951029B2 (ja) 2011-11-02 2012-10-02 第１並列回路を有する電圧変換器
AU2012331406A AU2012331406B2 (en) 2011-11-02 2012-10-02 Voltage converter having a first parallel circuit
CN201280053881.2A CN104025438B (zh) 2011-11-02 2012-10-02 具有第一并联电路的电压转换器
BR112014010561A BR112014010561A2 (pt) 2011-11-02 2012-10-02 conversor de voltagem com um primeiro circuito paralelo

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011085559.9 2011-11-02
DE102011085559A DE102011085559A1 (de) 2011-11-02 2011-11-02 Spannungswandler mit einer ersten Parallelschaltung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2013064318A2 true WO2013064318A2 (de) 2013-05-10
WO2013064318A3 WO2013064318A3 (de) 2013-09-19

Family

ID=47018167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/069393 WO2013064318A2 (de) 2011-11-02 2012-10-02 Spannungswandler mit einer ersten parallelschaltung

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20150022179A1 (de)
EP (1) EP2774255B1 (de)
JP (1) JP5951029B2 (de)
CN (1) CN104025438B (de)
AU (1) AU2012331406B2 (de)
BR (1) BR112014010561A2 (de)
DE (1) DE102011085559A1 (de)
WO (1) WO2013064318A2 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015103490A1 (de) 2015-03-10 2016-09-15 Sma Solar Technology Ag DC/DC-Wandler mit fliegendem Kondensator
CN111164872B (zh) * 2018-01-23 2021-12-24 华为数字能源技术有限公司 功率转换器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3396984B2 (ja) * 1995-02-15 2003-04-14 松下電工株式会社 電源装置
JP4396275B2 (ja) * 2002-03-26 2010-01-13 パナソニック電工株式会社 電力コンバータ
DE10232416B4 (de) * 2002-07-17 2007-11-22 Siemens Ag Schaltungsanordnung und Verfahren zum Stabilisieren einer Versorgungsspannung
US7138730B2 (en) * 2002-11-22 2006-11-21 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Topologies for multiple energy sources
JP4379430B2 (ja) * 2006-04-24 2009-12-09 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよび車両
EP1971018A1 (de) * 2007-03-13 2008-09-17 SMA Solar Technology AG Schaltungsvorrichtung zum transformatorlosen Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung mittels zweier DC/DC Wandler und einem AC/DC Wandler
JP2009017646A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Yanmar Co Ltd 電流形インバータによる直流電源の重畳構成
US7944188B1 (en) * 2007-11-08 2011-05-17 Ernest H. Wittenbreder, Jr Power converter circuits having bipolar outputs and bipolar inputs
JP5239542B2 (ja) * 2008-06-20 2013-07-17 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
DE102008063201A1 (de) * 2008-12-29 2010-07-22 Martin Weinmann Verfahren und Schaltungsanordnung zur Speisung des Spannungszwischenkreises eines Wechselrichters
JP5359637B2 (ja) * 2009-07-17 2013-12-04 富士電機株式会社 電力変換装置
US20120155139A1 (en) * 2009-09-07 2012-06-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electrical Energy Conversion Circuit Device
JP5487999B2 (ja) * 2010-01-27 2014-05-14 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 直列接続された蓄電セルの中間タップとバランス回路とｄｃ−ｄｃコンバータを併用した電力変換装置
CN102918759B (zh) * 2010-04-19 2015-12-09 宝威电源意大利股份公司 多电平dc/ac转换器和dc/ac电压转换方法
JP5126302B2 (ja) * 2010-06-30 2013-01-23 株式会社安川電機 ３レベルインバータ、パワーコンディショナ及び発電システム
US8681519B2 (en) * 2011-03-04 2014-03-25 Astec International Limited Variable input voltage PFC circuits, systems and power supplies with phase shifted power rails

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Also Published As

Publication number Publication date
US20150022179A1 (en) 2015-01-22
EP2774255B1 (de) 2020-12-09
JP2014533085A (ja) 2014-12-08
AU2012331406A1 (en) 2014-06-19
EP2774255A2 (de) 2014-09-10
AU2012331406B2 (en) 2017-05-11
JP5951029B2 (ja) 2016-07-13
BR112014010561A2 (pt) 2017-04-25
WO2013064318A3 (de) 2013-09-19
CN104025438B (zh) 2017-06-13
CN104025438A (zh) 2014-09-03
DE102011085559A1 (de) 2013-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3496259B1 (de) Elektrisches umrichtersystem
EP3014725B1 (de) Energiespeichereinrichtung mit gleichspannungsversorgungsschaltung und verfahren zum bereitstellen einer gleichspannung aus einer energiespeichereinrichtung
EP2515424B1 (de) Gleichspannungswandler
EP2795783B1 (de) System und verfahren zum ansteuern einer energiespeichereinrichtung
EP2107672A1 (de) Dreiphasiger Wechselrichter ohne Verbindung zwischen dem Neutralleiter des Netzes und dem Mittelpunkt des Zwischenkreises
EP2144358A1 (de) DC/DC-Wandler
EP2451064A2 (de) Hochsetzsteller
EP2458725A1 (de) Elektrisches Energiewandlersystem und Verfahren zu dessen Betrieb
WO2013000522A1 (de) Kondensatoranordnung für einen zwischenkreis eines spannungswandlers
DE102007038960A1 (de) Wechselrichter
EP2709257A2 (de) Stromrichterschaltung und Verfahren zur Steuerung der Stromrichterschaltung
DE19635606A1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung einer höheren Wechselspannung aus mehreren niedrigeren Gleichspannungen und dafür geeigneter Bausatz
WO2013107567A2 (de) Kraftfahrzeug, batterie und verfahren zum steuern einer batterie
WO2013189526A1 (de) Ein- oder auskopplung einer leistung in einem abzweig eines gleichspannungsnetzknotens mit einer längsspannungsquelle
DE102010013138A1 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zur Erzeugung einer Wechselspannung aus einer Mehrzahl von Spannungsquellen mit zeitlich variabler Ausgangsgleichspannung
DE19961382A1 (de) Elektrische Schaltung, insbesondere für einen Mittelspannungsstromrichter
EP3602762A1 (de) Wechselrichter
EP1754305B1 (de) Verfahren zum betrieb eines elektronisch gesteuerten wechselrichters und anordnung zur durchführung des verfahrens
EP2774255B1 (de) Spannungswandler mit einer ersten parallelschaltung
DE102013212692A1 (de) Energiespeichereinrichtung mit Gleichspannungsversorgungsschaltung
EP2660964A1 (de) Stromversorgungsanordnung mit einer ersten und einer zweiten Stromversorgungseinrichtung, wobei die zweite Stromversorgungseinrichtung an die erste Stromversorgungseinrichtung angeschlossen ist
EP3332466A1 (de) Polwender und blindleistungsfähiger wechselrichter sowie polwendeverfahren
WO2013072107A1 (de) Energiespeichereinrichtung, system mit energiespeichereinrichtung und verfahren zum ansteuern einer energiespeichereinrichtung
WO2015113780A1 (de) Energiespeichereinrichtung, system mit energiespeichereinrichtung und verfahren zum ansteuern einer energiespeichereinrichtung
EP3363091B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum steuern eines lastflusses in einem wechselspannungsnetz

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012772274

Country of ref document: EP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12772274

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14355771

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014539270

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2012331406

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20121002

Kind code of ref document: A

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112014010561

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112014010561

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20140430